(57)【要約】【課題】消費電力が抑えられ、駆動部分の性能を向上し、高粘度のインクであっても、安定したインクの吐出ができるインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】インクジェットヘッド１０は、インクを貯める凹部１１ａとそのインクを吐出するオリフィス１１ｂとを備えるヘッド本体１１と、液室１２と、ダイアフラム１３と、磁力発生部１４と、ボールネジ１５と、複数の磁力発生体１６と、ガイドレール１７と、インク溜まり１８などとを備える。ダイアフラム１３は、液室１２のインクを吐き出せ、また、充填するように変形可能な可撓性のあるフィルム層と、フィルム層の液室１２と反対側の面に形成された磁性を備えた磁性層からなる。磁力発生部１４は、ダイアフラム１３と所定間隔はなれて配置される。ボールネジ１５は、ダイアフラム１３と磁力発生部１４との間隔を自在に変化させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
形成する画素に対応して、インクを貯める凹部及びそのインクを吐出する吐出部を備えるヘッド本体と、
前記ヘッド本体の凹部を封止して液室を形成し、その液室のインクを吐き出すように変形可能な可撓性があり、磁性を備えた膜状部材と、
前記膜状部材と所定間隔はなれて配置され、前記膜状部材を前記液室の内部方向へ変形させる磁力を発生する磁力発生部と、
を含むインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載されたインクジェットヘッドにおいて、
前記膜状部材は、前記液室にインクを充填するように変形可能な可撓性があり、極性を反転した前記磁力発生部が発生する磁力によって、前記液室の外部方向へ変形させられること、
を特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたインクジェットヘッドにおいて、
前記磁力発生部と前記膜状部材との間隔を変化させ、前記膜状部材の変位量を調整する調整部を備えること、
を特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたインクジェットヘッドにおいて、
前記磁力発生部は、前記膜状部材を部分的に変形させる複数の磁力発生体を備えること、
を特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたインクジェットヘッドにおいて、
前記膜状部材は、
可撓性のある基材層と、
前記基材層の前記液室と反対側の面に形成された磁性層と、
を備えること、
を特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクの微細な粒子を出力基材に吹き付けることにより印刷を行なうインクジェットプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットプリンタは、インクの微細な粒子を出力基材に吹き付けることにより印刷を行なうプリンタであり、インクを吹き出す機構は様々で、圧電効果によって電気信号を機械的変位に変換する圧電方式や、インクを加熱して生じる気泡によってインクを噴射する加熱方式などがある。
【０００３】
しかし、圧電方式に用いられる圧電素子は高価であり、インク吐出装置の製造工程が難しいなどの問題があった。
また、顔料タイプの場合、ヒーター付近で顔料が付着してしまうため、発熱作用を利用する加熱方式は、顔料タイプでは使用不可能であった。
【０００４】
これらの問題を解決するために、電力を印加させて磁力を発生し、その発生した磁力を利用し、コイルを備えた振動板を変位さることによってインクを吐出する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、振動板の一方の面に磁歪変換素子を設け、磁歪現象を利用して振動板を変位させ、インクを吐出する方法も知られている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−５８７２７号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１３１１２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の方法によると、振動板にコイルが設けてあるので、振動板が重くなってしまい、その分だけ強い磁力が必要となり、消費電力も増加してしまっていた。
また、振動板を磁力によって振動させようとすると、振動板自体の重みによって慣性力が働いてしまうので、振動板の応答性がよくなかった。
【０００８】
一方、特許文献２の方法においては、磁歪変換素子を利用して振動板を変位させているが、いずれにしても、振動板を利用しているので、振動板の変位を大きくすることがでなかった。
インクジェットプリンタ用のインクは、微細な粒子として噴射させられなければならないので、インクの粘度を低く抑える必要があった。
従って、上記の方法にあるように、振動板の変位が小さくても、低粘度のインクであれば吐出することができた。
【０００９】
しかし、低粘度のインクであっても、濃い色を表現したい場合は、顔料成分を高くしなければならないので、おのずと粘度が高くなってしまう。
また、従来のインクジェットプリンタに高粘度のインクを使用すると、ヘッドの目詰まりなどの問題が生じていた。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、消費電力が抑えられ、駆動部分の性能を向上し、高粘度のインクであっても、安定したインクの吐出ができるインクジェットヘッドを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、形成する画素に対応して、インクを貯める凹部（１１ａ）及びそのインクを吐出する吐出部（１１ｂ）を備えるヘッド本体（１１）と、前記ヘッド本体（１１）の凹部（１１ａ）を封止して液室（１２）を形成し、その液室（１２）のインクを吐き出すように変形可能な可撓性があり、磁性を備えた膜状部材（１３）と、前記膜状部材（１３）と所定間隔はなれて配置され、前記膜状部材（１３）を前記液室（１２）の内部方向へ変形させる磁力を発生する磁力発生部（１４）と、を含むインクジェットヘッドである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載されたインクジェットヘッドにおいて、前記膜状部材（１３）は、前記液室（１２）にインクを充填するように変形可能な可撓性があり、極性を反転した前記磁力発生部（１４）が発生する磁力によって、前記液室（１２）の外部方向へ変形させられること、を特徴とするインクジェットヘッドである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載されたインクジェットヘッドにおいて、前記磁力発生部（１４）と前記膜状部材（１３）との間隔を変化させ、前記膜状部材（１３）の変位量を調整する調整部（１５）を備えること、を特徴とするインクジェットヘッドである。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたインクジェットヘッドにおいて、前記磁力発生部（１４）は、前記膜状部材（１３）を部分的に変形させる複数の磁力発生体（１６）を備えること、を特徴とするインクジェットヘッドである。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたインクジェットヘッドにおいて、前記膜状部材（１３）は、可撓性のある基材層と、前記基材層の前記液室（１２）と反対側の面に形成された磁性層と、を備えること、を特徴とするインクジェットヘッドである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。
図１は、本発明によるインクジェットヘッドの実施形態を示す図であって、図１（Ａ）は、上面からの透視図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＢＢ断面の模式図であり、図２は、磁力発生部周辺について示した斜視図であって、図２（Ａ）は、磁力発生部及びヘッド本体などの模式図であり、図２（Ｂ）は、磁力発生体の模式図である。
【００１７】
本実施形態におけるインクジェットヘッド１０は、ヘッド本体１１と、液室１２と、ダイアフラム１３と、磁力発生部１４と、ボールネジ１５と、複数の磁力発生体１６と、ガイドレール１７と、インク溜まり１８などとを備える。
【００１８】
ヘッド本体１１は、インクを貯める凹部１１ａとそのインクを吐出するオリフィス１１ｂとを備えており、オリフィス１１ｂの径は、インク溜まり１８が液室１２に接続されている部分の径よりも小さい。
【００１９】
液室１２は、ヘッド本体１１の凹部１１ａをダイアフラム１３が封止することで形成され、インクで満たされており、ダイアフラム１３の動作によりインクがオリフィス１１ｂから外部に吐出され、また、インク溜まり１８から内部に充填される（動作の詳細は後述）。
【００２０】
ダイアフラム１３は、液室１２のインクを吐き出せ、また、充填するように変形可能な可撓性のあるフィルム層と、フィルム層の液室１２と反対側の面に形成された磁性を備えた磁性層からなり、磁性粉末を溶液などと混合した塗料をフィルム層へ塗布して作製する。磁性塗料の原料は、例えば、サマリウム−鉄−窒素，フェライト，ネオジウム−鉄−ボロン，サマリウム−コバルトなどがあげられる。これらは強磁性体であるので、磁力発生部１４によって発生される磁力を受けて、性質が変わることはない。
【００２１】
磁力発生部１４は、ダイアフラム１３と所定間隔はなれて配置され、図２（Ａ）に示すように、４つの磁力発生体１６−１〜１６−４を備え、１つのユニットとして樹脂などで硬化されている。極性を反転させることができ、ダイアフラム１３の磁性に反応させ、ダイアフラム１３を液室１２の外部方向，内部方向へ変形させる磁力を発生することができる。
また、４つの磁力発生体１６−１〜１６−４を独立させて作動させることによって、ダイアフラム１３を部分的に変形させることができる。
なお、磁力発生部１４は、液室１２よりも小さいことが望ましい。
【００２２】
ボールネジ１５は、インクジェットヘッド１０の角に４つ設置されており、ダイアフラム１３と磁力発生部１４との間隔を自在に変化させることができる。
【００２３】
磁力発生体１６は、図２（Ｂ）に示すように、コイル１６ａが巻かれた鉄芯１６ｂである。コイル１６ａは、磁力を発生させる手段であり、銅線などをループ状に束ね、電力を印加するとフレミングの法則により磁界が発生し、通電方向によって磁界の向きを変化させることができる。鉄芯１６ｂは、コイル１６ａのループ内に金属性の棒を挿入して使用することで、磁力を集中させている。
【００２４】
ガイドレール１７は、ボールネジ１５によって変化させたダイアフラム１３と磁力発生部１４との間隔を均一に保つための装置である。
【００２５】
インク溜まり１８は、インクタンク（不図示）から液室１２にインクを供給するための流路であり、インクが満たされている。
【００２６】
次に、図３のダイアフラムの動作図を参照しながら、インクの吐出と充填の動作を説明する。
インクをオリフィス１１ｂから吐出させる場合は、図３（Ａ）に示すように、ダイアフラム１３を液室１２の内部方向へ変形させる。ダイアフラム１３は、液室側にＮ極，反対側にＳ極の磁性を備えており、磁力発生部１４の液室側の端部がＳ極となる電流をながすことによって、ダイアフラム１３と磁力発生部１４とは、互いに反発しあい、ダイアフラムが液室１２の内部方向へ変形する。そして、液室内部のインクは加圧され、オリフィス１１ｂからインクが吐出される。このときに、インク溜まり１８にも同様にインクが流れてしまうが、インク溜まり１８にインクが戻っても影響はない。
【００２７】
インクを液室１２に充填させる場合は、図３（Ｂ）に示すように、ダイアフラム１３を液室１２の外部方向へ変形させる。磁力発生部１４の電流の流れる方向を反転させれば、磁力発生部１４の液室側の端部がＮ極となるので、ダイアフラム１３と磁力発生部１４とは、互いに引き合い、ダイアフラム１３が液室１２の外部方向へ変形する。これによって、液室内部に負圧がかかり、インク溜まり１８から液室１２にインクが流れる。オリフィス１１ｂの径は、インク溜まり１８が液室１２に接続されている部分の径よりも小さいので、オリフィス１１ｂから空気が入ることを防止できる。
【００２８】
ついで、磁力発生部１４によるインクの制御方法について説明する。
インクの吐出量と充填量の制御方法は、
（１）ダイアフラム１３と磁力発生部１４との間隔をボールネジ１５によって変化させる。
（２）磁力発生体１６の作動させる個数を増減させる。
（３）４つの磁力発生体１６の作動させるタイミングをずらす。
などといった方法があげられ、（１）〜（３）を組み合わせて用いることもできる。
【００２９】
（１）については、例えば、磁力発生部１４の電力を一定に保ち、それによって発生する磁力が一定であった場合に、ダイアフラム１３と磁力発生部１４との間隔を変化させることによって、ダイアフラム１３上の磁束密度を調節することができる。これにより、ダイアフラム１３の変位量が変わるので、インクの吐出量や充填量を調節できる。
【００３０】
（２）については、例えば、少量のインクの吐出には、磁力発生体１６−２，１６−３を作動させ、大量のインクの吐出には、４つの磁力発生体１６−１〜１６−４を作動させることでインクの吐出量を調節できる。
【００３１】
（３）については、各磁力発生体１６は、独立して作動させることができるので、例えば、磁力発生体１６−１から磁力発生体１６−４を連続的に作動させることで、ダイアフラム１３を波打つように変形させることができる。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、膜状のダイアフラム１３を用いたので、軽量化され、磁力発生部１４が発生する磁力への応答性がよくなった。
【００３３】
また、膜状のダイアフラム１３を用いたので、より大きな変位量を確保することができ、高粘度のインクに対応できた。
【００３４】
さらに、ガイドレール１７によって、ダイアフラム１３と磁力発生部１４との間隔を変化させることができるので、磁力発生部１４の電力を変化させることなくインクの吐出量や充填量を調節できるので、消費電力を抑えることができた。
【００３５】
さらにまた、４つの磁力発生体１６を設けたので、インクの吐出量や充填量を細かく変化させることができ、しかも、ダイアフラム１３を波打つように変形させることができるので、インクをしぼりだせ、効率的な吐出が実現した。
【００３６】
一方、ダイアフラム１３に形成する磁性層を液室１２と反対側の面に形成したので、インクの流動によって磁性層が剥がれ落ちることがない。
【００３７】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）  本実施形態では、磁力発生体１６が４つの例で説明したが、必要に応じて数を増減させてもよい。
【００３８】
（２）  本実施形態では、ダイアフラムの例で説明したが、他のフィルムやゴムなどの膜状部材でもよい。
【００３９】
（３）  ダイアフラム１３は、液室１２側にＮ極，反対側にＳ極の磁性を備えているの例で説明したが、逆でもよい。
【００４０】
（４）  ダイアフラム１３は、磁性粉末を塗布して作製する例で説明したが、金属や化合物などを加熱蒸発させ、その蒸気を物体表面に薄膜状につける蒸着という方法で、フィルム層に磁性層を設けてもよい。
【００４１】
（５）コイル１６ａに通電させる電力の増減や、コイル１６ａの巻き数の増減によって、インクの吐出量と充填量とを変化させてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、磁性を備えた膜状部材を用いたので、磁力発生部が発生する磁力への応答性が良くなり、インクの質を選ぶことなく効率的なインクの吐出や充填ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインクジェットヘッドの実施形態を示す図である。
【図２】磁力発生部周辺ついて示した斜視図である。
【図３】インクの吐出及び充填の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１０  インクジェットヘッド
１１  ヘッド本体
１１ａ  凹部
１１ｂ  オリフィス
１２  液室
１３  ダイアフラム
１４  磁力発生部
１５  ボールネジ
１６  磁力発生体
１６ａ  コイル
１６ｂ  鉄芯
１７  ガイドレール
１８  インク溜まり
【図１】
2005007633.tif 000003
【図２】
2005007633.tif 000004
【図３】
2005007633.tif 000005